【博士】旧水泥混凝土路面改建技术的研究【2007】

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内容简介

　　学科专业：道路与铁道工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：东南大学　　学位年度： 2007年　　水泥混凝土路面是我国早期高速公路的主要结构形式，随着改革开放后，交通晕的猛增和车辆超载现象严重．大部分道路已经进入大修期。安徽省高速公路总公司采用了冲击破碎原水泥混凝土路面，再加铺水泥混凝土或沥青混凝七对路面进行大修，称为“冲击白+白”和“冲击白+黑”法。用这种方法处理原路面各项控制指标和手段尚不明确。通过对国道205线安徽省天长段和合肥至南京高速公路的改建工程实例，尝试对该工艺的性态用数值方法进行分析，以了解其特征。并用计算结果分析了这种路面加铺水泥混凝土或沥青混凝土后的上作性状。论文还对工程设计和施工中的一些具体问题作了研究。　　水泥混凝士路面养护中，一般采用压浆、路面板修补或换板、传力杆修复以及铣刨等方法。当路面破损不严重，可以采用水泥混凝士或沥青直接加铺的方法，对路面进行大修改建。在加铺之前应更换破碎板，修补裂缝，磨平错台，压浆填封板底脱空，清除接缝中失效的填缝料和杂物，并重新封缝。　　当路面破损较严重时可采用多边形压路机对路面进行冲压破碎，使原混凝土板断裂成600mm—1000mm的混凝土块，同时使路基和土基的沉降稳定，加铺后可以防止的反射裂缝以减少路面病害。当路面破损很严重时采用共振式破碎机或重锤式破碎机，对原路面板作碎石化处理，一般可以使表层混凝士破碎为75mm，下层混凝土破碎为225mm。　　本文研究了断裂(破碎)稳同技术处理水泥混凝十板的方法以及数值模型建立．力学分析计算，与路面检测结果对照比较。应用三维有限元方法，模拟分析破碎厉的路面和加铺层以及原基层和路基的共同作用效果。从理论上解决这种。非连续结构层的力学工作机理，以及与上下结构层的协调工作状态。　　为适应冲击破碎后路面加铺的分析，建立了一种新的分片三维叠层结构有限单元模型，能够模拟以冲击破碎旧水泥混凝士路面作为上基层的路面结构。该模型中，加铺层和地基弯沉是连续的。　　破碎水泥混凝土板之间的弯沉是不连续的。上下层之间的弯沉也可以是不连续的。分析结果表明，加铺层、破碎水泥混凝士板和地基相互之间有脱空现象。虽然破碎水泥混凝土板的弯沉呈取线性分布，但是下层弯沉盆仍然包络上层弯沉盆。在破碎水泥混凝土板缝两侧有弯沉差．该处加铺层有集中弯矩和剪力差，用传统的连续层状模型得不到这些合理的结果。可用于具有间断刚性(或弱刚性)基层的路面结构。　　采用多边形压路机对原路面进行破碎稳同处理后，由于破碎后的板块晟小平面尺度只有厚度的2-4倍，但与一般的刚性支承厚板有所不同，破碎后板块的弯沉和内力用厚板和薄板理论计算结果都很接近。并且，用有限元法建立了破碎板块与布辛尼斯克地基间的力学模型，研究了平面破碎尺度的可能范围，以及动力特性，供工程实践应用。　　研究中还用本文建立的设计计算程序包对三个典型工程做了分析和设计；并通过示范工程的实践总结出一套可行的施工工艺。　　

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